JP6756336B2 - Power storage element and manufacturing method of power storage element - Google Patents
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Description
本発明は、電極体と集電体とを備える蓄電素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a power storage element including an electrode body and a current collector, and a method for manufacturing the same.
電極体と集電体とを備え、当該電極体と当該集電体とが接合された構成の蓄電素子が広く知られている。そして、従来、電極体と集電体とを強固に接合するために、集電体を電極体に没入させる構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 A power storage element having an electrode body and a current collector and having a structure in which the electrode body and the current collector are joined is widely known. Then, conventionally, in order to firmly bond the electrode body and the current collector, a configuration in which the current collector is immersed in the electrode body has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記従来の蓄電素子のように、集電体を電極体に没入させて電極体と集電体とを強固に接合する構成とした場合、蓄電素子の性能が低下する虞があるという問題がある。 However, when the current collector is immersed in the electrode body to firmly join the electrode body and the current collector as in the conventional power storage element, the performance of the power storage element may deteriorate. There is.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、電極体と集電体とを強固に接合しつつ蓄電素子の性能が低下するのを抑制することができる蓄電素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a power storage element capable of suppressing deterioration of the performance of the power storage element while firmly joining the electrode body and the current collector. And.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、電極体と集電体とを備える蓄電素子であって、前記集電体は、前記電極体に接続される電極接続部を有し、前記電極接続部は、第一部と、前記第一部よりも厚みが薄い第二部であって前記電極体と接合される第二部とを有し、前記第二部及び前記電極体のいずれか一方は、接合部において他方に向けて突出した第一凸部を有する。 In order to achieve the above object, the power storage element according to one aspect of the present invention is a power storage element including an electrode body and a current collector, and the current collector is an electrode connection portion connected to the electrode body. The electrode connecting portion has a first portion and a second portion which is thinner than the first portion and is joined to the electrode body, and has the second portion and the electrode connecting portion. One of the electrode bodies has a first convex portion that protrudes toward the other at the joint portion.
本発明における蓄電素子によれば、電極体と集電体とを強固に接合しつつ蓄電素子の性能が低下するのを抑制することができる。 According to the power storage element of the present invention, it is possible to suppress deterioration of the performance of the power storage element while firmly joining the electrode body and the current collector.
上記従来の蓄電素子のように、集電体を電極体に没入させて電極体と集電体とを強固に接合する構成とした場合、蓄電素子の性能が低下する虞があるという問題がある。 When the current collector is immersed in the electrode body to firmly join the electrode body and the current collector as in the conventional power storage element, there is a problem that the performance of the power storage element may deteriorate. ..
つまり、上記従来の蓄電素子では、電極体と集電体との接合において、集電体を電極体に没入させるために大きな力が必要となるため、大きな接合器具を使用する必要がある。電極体は、活物質が塗工されていない部分(活物質未塗工部)において集電体と接合されるが、当該活物質未塗工部に大きな接合器具を配置する際には、当該活物質未塗工部を広くとる必要が生じる場合がある。当該活物質未塗工部は、電極体における発電に寄与しない部分であるため、当該活物質未塗工部を広くとる場合、蓄電素子のエネルギー密度が低下することにより蓄電素子の性能が低下する。 That is, in the above-mentioned conventional power storage element, when joining the electrode body and the current collector, a large force is required to immerse the current collector in the electrode body, so that it is necessary to use a large joining device. The electrode body is bonded to the current collector at the portion where the active material is not coated (active material uncoated portion), but when a large joining device is placed in the active material uncoated portion, the electrode body is said to be applicable. It may be necessary to widen the uncoated part of the active material. Since the uncoated portion of the active material is a portion of the electrode body that does not contribute to power generation, when the uncoated portion of the active material is widened, the energy density of the power storage element is lowered and the performance of the power storage element is lowered. ..
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、電極体と集電体とを強固に接合しつつ蓄電素子の性能が低下するのを抑制することができる蓄電素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a power storage element capable of suppressing deterioration of the performance of the power storage element while firmly joining the electrode body and the current collector. And.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、電極体と集電体とを備える蓄電素子であって、前記集電体は、前記電極体に接続される電極接続部を有し、前記電極接続部は、第一部と、前記第一部よりも厚みが薄い第二部であって前記電極体と接合される第二部とを有し、前記第二部及び前記電極体のいずれか一方は、接合部において他方に向けて突出した第一凸部を有する。 In order to achieve the above object, the power storage element according to one aspect of the present invention is a power storage element including an electrode body and a current collector, and the current collector is an electrode connection portion connected to the electrode body. The electrode connecting portion has a first portion and a second portion which is thinner than the first portion and is joined to the electrode body, and has the second portion and the electrode connecting portion. One of the electrode bodies has a first convex portion that protrudes toward the other at the joint portion.
これによれば、蓄電素子において、集電体の第二部及び電極体のいずれか一方は、接合部において他方に向けて突出した第一凸部を有している。つまり、集電体の第二部及び電極体のいずれか一方が、第一凸部を形成して他方に食い込むことで、集電体と電極体とが強固に接合されている。ここで、第二部は第一部よりも厚みが薄い部分であるため、小さな力で第一凸部を形成して集電体と電極体とを接合することができる。したがって、小さな接合器具を使用できるため、電極体の活物質未塗工部を少なくして(活物質未塗工部の幅を狭くして)、蓄電素子のエネルギー密度が低下するのを抑制することができる。このように、当該蓄電素子によれば、第一凸部を形成して電極体と集電体とを強固に接合しつつ、蓄電素子の性能が低下するのを抑制することができる。また、集電体の第一部は第二部よりも厚みが厚いため、第二部で集電体の強度が低下するのを、第一部によって抑制することで、蓄電素子の性能が低下するのを抑制することができる。 According to this, in the power storage element, either one of the second portion of the current collector and the electrode body has a first convex portion protruding toward the other at the joint portion. That is, either one of the second part of the current collector and the electrode body forms the first convex portion and bites into the other, so that the current collector and the electrode body are firmly joined. Here, since the second portion is a portion thinner than the first portion, the first convex portion can be formed with a small force to join the current collector and the electrode body. Therefore, since a small joining device can be used, the uncoated portion of the active material of the electrode body is reduced (the width of the uncoated portion of the active material is narrowed), and the decrease in the energy density of the power storage element is suppressed. be able to. As described above, according to the power storage element, it is possible to suppress deterioration of the performance of the power storage element while forming the first convex portion and firmly joining the electrode body and the current collector. Further, since the first part of the current collector is thicker than the second part, the performance of the power storage element is deteriorated by suppressing the decrease in the strength of the current collector in the second part by the first part. Can be suppressed.
また、前記集電体は、さらに、電極端子に接続される端子接続部を有し、前記第一部は、少なくとも一部が、前記端子接続部と前記第二部との間に配置されることにしてもよい。 Further, the current collector further has a terminal connection portion connected to the electrode terminal, and at least a part of the first portion is arranged between the terminal connection portion and the second portion. You may decide.
これによれば、集電体において、電極端子に接続される端子接続部と電極体に接合される第二部との間に、第一部の少なくとも一部が配置されている。つまり、端子接続部と第二部との間に厚みが厚い部分が配置されるため、端子接続部と第二部との間の強度を確保することができ、蓄電素子の性能が低下するのを抑制することができる。 According to this, in the current collector, at least a part of the first part is arranged between the terminal connection part connected to the electrode terminal and the second part joined to the electrode body. That is, since a thick portion is arranged between the terminal connection portion and the second portion, the strength between the terminal connection portion and the second portion can be secured, and the performance of the power storage element deteriorates. Can be suppressed.
また、前記電極接続部は、複数の前記第二部を有し、前記第一部は、少なくとも一部が、前記複数の第二部の間に配置されることにしてもよい。 Further, the electrode connecting portion may have a plurality of the second portions, and at least a part of the first portion may be arranged between the plurality of second portions.
これによれば、集電体において、複数の第二部の間に、第一部の少なくとも一部が配置されている。つまり、厚みが薄い第二部の間に厚みが厚い部分が配置されるため、複数の第二部の間の強度を確保することができ、蓄電素子の性能が低下するのを抑制することができる。 According to this, in the current collector, at least a part of the first part is arranged between the plurality of second parts. That is, since the thick portion is arranged between the thin second portions, it is possible to secure the strength between the plurality of second portions and suppress the deterioration of the performance of the power storage element. it can.
また、前記第一部は、少なくとも一部が、前記第二部の周囲に配置されることにしてもよい。 Further, at least a part of the first part may be arranged around the second part.
これによれば、集電体において、第二部の周囲に、第一部の少なくとも一部が配置されている。つまり、厚みが薄い第二部の周囲に厚みが厚い部分が配置されるため、第二部の周囲の強度を確保することができ、蓄電素子の性能が低下するのを抑制することができる。 According to this, in the current collector, at least a part of the first part is arranged around the second part. That is, since the thick portion is arranged around the thin second portion, the strength around the second portion can be ensured, and the deterioration of the performance of the power storage element can be suppressed.
また、さらに、前記電極接続部とで前記電極体を挟む位置に配置されるカバー部材を備え、前記カバー部材は、第一カバー部と、前記第一カバー部よりも厚みが薄い第二カバー部であって前記電極体と接合される第二カバー部とを有することにしてもよい。 Further, a cover member is provided at a position sandwiching the electrode body with the electrode connecting portion, and the cover member includes a first cover portion and a second cover portion having a thickness thinner than that of the first cover portion. However, it may have a second cover portion to be joined to the electrode body.
これによれば、カバー部材においても、厚みが薄い第二カバー部で電極体と接合されるため、さらに小さな力で集電体及びカバー部材を電極体に接合することができる。したがって、さらに小さな接合器具を使用できるため、蓄電素子の性能が低下するのをさらに抑制することができる。 According to this, even in the cover member, since the second cover portion having a thin thickness is bonded to the electrode body, the current collector and the cover member can be bonded to the electrode body with a smaller force. Therefore, since a smaller joining device can be used, it is possible to further suppress deterioration in the performance of the power storage element.
また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子の製造方法は、電極体と、前記電極体に接続される電極接続部を有する集電体とを備える蓄電素子の製造方法であって、前記電極接続部に、他の部分よりも厚みが薄い薄肉部を形成し、前記薄肉部と前記電極体とを塑性変形させることにより接合する。 Further, in order to achieve the above object, the method for manufacturing a power storage element according to one aspect of the present invention is to manufacture a power storage element including an electrode body and a current collector having an electrode connecting portion connected to the electrode body. In the method, a thin-walled portion having a thickness thinner than other portions is formed in the electrode connecting portion, and the thin-walled portion and the electrode body are joined by plastic deformation.
これによれば、蓄電素子の製造方法において、集電体の電極接続部に、他の部分よりも厚みが薄い薄肉部を形成し、当該薄肉部と電極体とを塑性変形させることにより接合する。つまり、当該薄肉部において集電体と電極体とを接合することで、小さな力で集電体と電極体とを塑性変形させて接合することができる。したがって、小さな接合器具を使用できるため、電極体の活物質未塗工部を少なく(活物質未塗工部の幅を狭く)することができ、蓄電素子の性能が低下するのを抑制することができる。また、集電体の薄肉部以外の他の部分は厚みが厚いため、当該薄肉部で集電体の強度が低下するのを、当該他の部分によって抑制することで、蓄電素子の性能が低下するのを抑制することができる。 According to this, in the method of manufacturing a power storage element, a thin-walled portion having a thickness thinner than other portions is formed at the electrode connecting portion of the current collector, and the thin-walled portion and the electrode body are joined by plastically deforming. .. That is, by joining the current collector and the electrode body in the thin-walled portion, the current collector and the electrode body can be plastically deformed and joined with a small force. Therefore, since a small joining device can be used, the number of uncoated parts of the active material of the electrode body can be reduced (the width of the uncoated parts of the active material is narrowed), and the deterioration of the performance of the power storage element can be suppressed. Can be done. Further, since the portion other than the thin-walled portion of the current collector is thick, the performance of the power storage element is deteriorated by suppressing the decrease in the strength of the current collector in the thin-walled portion by the other portion. Can be suppressed.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る蓄電素子について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。 Hereinafter, the power storage element according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, all of the embodiments described below show a preferable specific example of the present invention. The numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of the components, manufacturing processes, order of manufacturing processes, etc. shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present invention. Further, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept are described as arbitrary components. Moreover, in each figure, the dimensions and the like are not exactly illustrated.
(実施の形態)
まず、蓄電素子10の構成について、説明する。(Embodiment)
First, the configuration of the
図1は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子10の外観を模式的に示す斜視図である。また、図2は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子10の容器100内方に配置されている構成要素を示す斜視図である。具体的には、図2は、蓄電素子10から容器本体111を分離した状態での構成を示す斜視図である。つまり、同図は、電極体400に正極集電体500及び負極集電体600を接合した後の状態を示している。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing the appearance of the
また、図3は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子10を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。つまり、同図は、電極体400に正極集電体500及び負極集電体600を接合する前の状態を示している。また、同図では、容器本体111を省略して図示している。
Further, FIG. 3 is an exploded perspective view showing each component when the
なお、これらの図では、Z軸方向を上下方向として示しており、以下ではZ軸方向を上下方向として説明するが、使用態様によってはZ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるため、Z軸方向は上下方向となることには限定されない。以降の図においても、同様である。 In these figures, the Z-axis direction is shown as the vertical direction, and the Z-axis direction will be described below as the vertical direction. However, depending on the usage mode, the Z-axis direction may not be the vertical direction. The axial direction is not limited to the vertical direction. The same applies to the following figures.
蓄電素子10は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。例えば、蓄電素子10は、電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)、またはプラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)等の自動車用電源や、電子機器用電源、電力貯蔵用電源などに適用される。
The
なお、蓄電素子10は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよく、さらに、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもかまわない。また、本実施の形態では、矩形状(角型)の蓄電素子10を図示しているが、蓄電素子10の形状は、矩形状には限定されず、円柱形状や長円柱形状等であってもよいし、ラミネート型の蓄電素子とすることもできる。
The
図1に示すように、蓄電素子10は、容器100と、正極端子200と、負極端子300とを備えている。また、図2に示すように、容器100内方には、電極体400と、正極集電体500と、負極集電体600とが収容されている。
As shown in FIG. 1, the
なお、上記の構成要素の他、正極集電体500及び負極集電体600の側方に配置されるスペーサ、容器100内の圧力が上昇したときに当該圧力を開放するためのガス排出弁、または、電極体400等を包み込む絶縁フィルムなどが配置されていてもよい。また、容器100の内部には、電解液(非水電解質)などの液体が封入されているが、当該液体の図示は省略する。なお、当該電解液としては、蓄電素子10の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく、様々なものを選択することができる。
In addition to the above components, spacers arranged on the sides of the positive electrode
容器100は、矩形筒状で底を備える容器本体111と、容器本体111の開口を閉塞する板状部材である蓋体110とで構成されている。また、容器100は、電極体400等を内部に収容後、蓋体110と容器本体111とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。なお、蓋体110及び容器本体111の材質は特に限定されず、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金など溶接可能な金属とすることができるが、樹脂を用いることもできる。
The
電極体400は、正極と負極とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる蓄電要素である。正極は、アルミニウムやアルミニウム合金などからなる長尺帯状の集電箔である正極基材層上に正極活物質層が形成されたものである。負極は、銅や銅合金などからなる長尺帯状の集電箔である負極基材層上に負極活物質層が形成されたものである。セパレータは、例えば樹脂からなる微多孔性のシートや、不織布を用いることができる。なお、上記集電箔として、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラス、Al−Cd合金など、適宜公知の材料を用いることもできる。
The
そして、電極体400は、正極と負極との間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されたものが巻回されて形成されている。具体的には、電極体400は、正極と負極とが、セパレータを介して、巻回軸(本実施の形態ではX軸方向に平行な仮想軸)の方向に互いにずらして巻回されている。そして、正極及び負極は、それぞれのずらされた方向の端縁部に、活物質が塗工されず(活物質層が形成されず)基材層が露出した部分(活物質未塗工部)を有している。
The
つまり、電極体400は、巻回軸方向の一端部(X軸方向プラス側の端部)に、正極の活物質未塗工部が積層されて束ねられた正極集束部410を有している。また、電極体400は、巻回軸方向の他端部(X軸方向マイナス側の端部)に、負極の活物質未塗工部が積層されて束ねられた負極集束部420を有している。例えば、正極及び負極の活物質未塗工部(集電箔)の厚みは、5μm〜20μm程度であり、これらが例えば30〜40枚ほど束ねられることで、正極集束部410及び負極集束部420が形成されている。
That is, the
ここで、正極活物質層に用いられる正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、LixMOy(Mは少なくとも一種の遷移金属を表す)で表される複合酸化物(LixCoO2、LixNiO2、LixMn2O4、LixMnO3、LixNiyCo(1−y)O2、LixNiyMnzCo(1−y−z)O2、LixNiyMn(2−y)O4など)、あるいは、LiwMex(XOy)z(Meは少なくとも一種の遷移金属を表し、Xは例えばP、Si、B、V)で表されるポリアニオン化合物(LiFePO4、LiMnPO4、LiNiPO4、LiCoPO4、Li3V2(PO4)3、Li2MnSiO4、Li2CoPO4Fなど)から選択することができる。また、これらの化合物中の元素またはポリアニオンは一部他の元素またはアニオン種で置換されていてもよい。さらに、ジスルフィド、ポリピロール、ポリアニリン、ポリパラスチレン、ポリアセチレン、ポリアセン系材料などの導電性高分子化合物、擬グラファイト構造炭素質材料などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。Here, as the positive electrode active material used for the positive electrode active material layer, any known material can be appropriately used as long as it is a positive electrode active material that can occlude and release lithium ions. For example, a composite oxide represented by Li x MO y (M represents at least one transition metal) (Li x CoO 2 , Li x NiO 2 , Li x Mn 2 O 4 , Li x MnO 3 , Li x Ni). y Co (1-y) O 2 , Li x N y Mn z Co (1-y-z) O 2 , Li x N y Mn (2-y) O 4 etc.), or Li w Me x (XO) y ) z (Me represents at least one transition metal, X is, for example, P, Si, B, V) polyanionic compounds (LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiNiPO 4 , LiCoPO 4 , Li 3 V 2 (PO) 4 ) 3 , Li 2 MnSiO 4 , Li 2 CoPO 4 F, etc.) can be selected. In addition, the elements or polyanions in these compounds may be partially substituted with other elements or anion species. Further, examples thereof include, but are not limited to, conductive polymer compounds such as disulfide, polypyrrole, polyaniline, polyparastyrene, polyacetylene, and polyacene-based materials, and pseudo-graphite structural carbonaceous materials. These may be used alone or in any combination and ratio of two or more.
また、負極活物質層に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、リチウム金属、リチウム合金(リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム−錫、リチウム−アルミニウム−錫、リチウム−ガリウム、及びウッド合金などのリチウム金属含有合金)の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料(例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温焼成炭素、非晶質カーボンなど)、金属酸化物、リチウム金属酸化物(Li4Ti5O12など)、ポリリン酸化合物などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。Further, as the negative electrode active material used for the negative electrode active material layer, a known material can be appropriately used as long as it is a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions. For example, in addition to lithium metals and lithium alloys (lithium metal-containing alloys such as lithium-aluminum, lithium-lead, lithium-tin, lithium-aluminum-tin, lithium-gallium, and wood alloys), lithium can be stored and released. Alloys, carbon materials (eg graphite, non-graphitizable carbon, easily graphitized carbon, low temperature fired carbon, amorphous carbon, etc.), metal oxides, lithium metal oxides (Li 4 Ti 5 O 12, etc.), polyphosphate compounds And so on. These may be used alone or in any combination and ratio of two or more.
なお、本実施の形態では、電極体400の断面形状として長円形状を図示しているが、円形状または楕円形状でもよい。また、電極体400の形状は巻回型に限らず、平板状極板を積層した形状や、極板を蛇腹状に折り畳んだ形状などであってもよい。
In the present embodiment, the cross-sectional shape of the
正極端子200は、電極体400の正極に電気的に接続された電極端子であり、負極端子300は、電極体400の負極に電気的に接続された電極端子である。つまり、正極端子200及び負極端子300は、電極体400に蓄えられている電気を蓄電素子10の外部空間に導出し、また、電極体400に電気を蓄えるために蓄電素子10の内部空間に電気を導入するための金属製の電極端子である。
The
また、正極端子200及び負極端子300は、電極体400の上方に配置された蓋体110に取り付けられている。具体的には、図3に示すように、正極端子200は、突出部210が蓋体110の貫通孔110aと正極集電体500の開口部511とに挿入されて、かしめられることにより、正極集電体500とともに蓋体110に固定される。また同様に、負極端子300は、突出部310が蓋体110の貫通孔110bと負極集電体600の開口部611とに挿入されて、かしめられることにより、負極集電体600とともに蓋体110に固定される。
Further, the
なお、蓋体110と正極端子200との間、及び蓋体110と正極集電体500との間には、絶縁性及び気密性を高めるためにガスケット等が配置されているが、同図では省略して図示している。負極側についても、同様である。
A gasket or the like is arranged between the
正極集電体500は、電極体400の正極集束部410と容器本体111の側壁との間に配置され、正極端子200と電極体400の正極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。また、負極集電体600は、電極体400の負極集束部420と容器本体111の側壁との間に配置され、負極端子300と電極体400の負極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。
The positive electrode
具体的には、正極集電体500及び負極集電体600は、容器本体111の側壁から蓋体110に亘って当該側壁及び蓋体110に沿って屈曲状態で配置される導電性の板状部材である。正極集電体500及び負極集電体600は、蓋体110に固定的に接続(接合)されている。また、正極集電体500及び負極集電体600は、電極体400の正極集束部410及び負極集束部420にそれぞれ固定的に接続(接合)されている。この構成により、電極体400が、正極集電体500及び負極集電体600によって蓋体110から吊り下げられた状態で保持(支持)され、振動や衝撃などによる揺れが抑制される。
Specifically, the positive electrode
なお、正極集電体500の材質は限定されないが、例えば、電極体400の正極基材層と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成されている。また、負極集電体600についても、材質は限定されないが、例えば、電極体400の負極基材層と同様、銅または銅合金などで形成されている。
The material of the positive electrode
ここで、図2に示すように、正極集電体500は、電極体400の正極集束部410と、複数の接合部20において接合されている。また、負極集電体600は、電極体400の負極集束部420と、複数の接合部30において接合されている。この正極集電体500、負極集電体600の具体的な構成、及び、接合部20、30の具体的な構成について、以下に、さらに詳細に説明する。なお、正極集電体500と負極集電体600とは、同様の構成を有しているため、以下では、正極集電体500及び接合部20の構成について説明し、負極集電体600及び接合部30の構成の説明は省略する。
Here, as shown in FIG. 2, the positive electrode
まず、正極集電体500の構成について、説明する。図4は、本発明の実施の形態に係る正極集電体500の構成を示す斜視図である。なお、同図は、電極体400に接合される前の状態における正極集電体500の構成を示している。また、図5は、本発明の実施の形態に係る正極集電体500が電極体400の正極集束部410に接合された状態での構成を示す断面図である。具体的には、同図は、図2に示された正極集電体500及び正極集束部410を、接合部20を通るYZ平面で切断した場合の構成を示している。
First, the configuration of the positive electrode
これらの図に示すように、正極集電体500は、端子接続部510と、端子接続部510のY軸方向両端部からZ軸方向マイナス側に向けて延設された電極接続部520、530とを有している。
As shown in these figures, the positive electrode
端子接続部510は、正極端子200に接続される部分である。つまり、端子接続部510は、正極集電体500の正極端子200側(上側、Z軸方向プラス側)に配置される平板状の部位であり、正極端子200に電気的及び機械的(物理的)に接続される。
The
具体的には、端子接続部510には、正極端子200の突出部210が挿入される円形状の貫通孔である開口部511が形成されている。そして、端子接続部510は、突出部210が開口部511に挿入されて蓋体110とともにかしめられることにより、正極端子200に固定される。つまり、突出部210は、例えばリベットであり、端子接続部510は、リベットによるかしめによって、正極端子200とともに蓋体110に固定される。
Specifically, the
なお、開口部511は、円形状には限定されず、楕円形状や矩形状などであってもよいが、突出部210の外形状に対応した形状であるのが好ましい。また、開口部511は、貫通孔には限定されず、半円形状や矩形状に切り欠いた切り欠きなどであってもよい。
The
電極接続部520、530は、電極体400に接続される部分である。つまり、電極接続部520、530は、正極集電体500の電極体400側(下側、Z軸方向マイナス側)に配置される平板状の部位であり、電極体400に電気的及び機械的(物理的)に接続される。具体的には、図5に示すように、電極接続部520、530は、電極体400の正極集束部410のうちの2つの対向する平坦な集束部である平坦集束部411、412にそれぞれ接続される。
The
さらに具体的には、電極接続部520は、端子接続部510のY軸方向マイナス側の端部から、Z軸方向マイナス側に向けて垂れ下がるように延設された長尺状かつ平板状の部位であり、平坦集束部411に接続される。また、同様に、電極接続部530は、端子接続部510のY軸方向プラス側の端部から、Z軸方向マイナス側に向けて垂れ下がるように延設された長尺状かつ平板状の部位であり、平坦集束部412に接続される。ここで、電極接続部520と電極接続部530とは、同様の構成を有しているため、以下では、電極接続部520の構成について説明し、電極接続部530の構成の説明は省略する。
More specifically, the
電極接続部520は、第一部521と、第一部521よりも厚みが薄い第二部522とを有している。つまり、第二部522は、電極接続部520に形成された薄肉部である。また、第一部521は、端子側第一部521aと、中間第一部521bと、先端側第一部521cとを有している。第二部522は、端子側第二部522aと、先端側第二部522bとを有している。
The
端子側第一部521aは、端子接続部510と第二部522の端子側第二部522aとの間に配置される矩形状かつ平板形状の部位である。つまり、端子側第一部521aは、一端(Z軸方向プラス側の端部)が端子接続部510と接続され、他端(Z軸方向マイナス側の端部)が端子側第二部522aと接続された、Z軸方向に延びる長尺状の部位である。
The terminal-side
中間第一部521bは、第二部522の端子側第二部522aと先端側第二部522bとの間に配置される矩形状かつ平板形状の部位である。つまり、中間第一部521bは、一端(Z軸方向プラス側の端部)が端子側第二部522aと接続され、他端(Z軸方向マイナス側の端部)が先端側第二部522bと接続された、平面視で(Y軸方向から見て)略正方形状の部位である。
The intermediate
先端側第一部521cは、先端側第二部522bの下方(Z軸方向マイナス側)に配置される矩形状かつ平板形状の部位である。つまり、先端側第一部521cは、一端(Z軸方向プラス側の端部)が先端側第二部522bと接続された、Z軸方向に延びる長尺状の部位である。
The tip side
なお、本実施の形態では、端子側第一部521a、中間第一部521b及び先端側第一部521cは、厚み(Y軸方向の厚み)が同等となるように形成されているが、当該厚みが異なるように形成されていてもかまわない。
In the present embodiment, the terminal side
端子側第二部522aは、第一部521の端子側第一部521aと中間第一部521bとの間に配置される矩形状かつ平板形状の部位である。つまり、端子側第二部522aは、一端(Z軸方向プラス側の端部)が端子側第一部521aと接続され、他端(Z軸方向マイナス側の端部)が中間第一部521bと接続された、平面視で(Y軸方向から見て)略正方形状の部位である。
The terminal-side
また、端子側第二部522aは、プレス加工や切削加工等により、端子側第一部521a及び中間第一部521bよりも厚みが薄くなるように形成された薄肉部である。例えば、端子側第二部522aは、端子側第一部521a及び中間第一部521bの1/2〜2/3程度の厚みで形成されている。なお、端子側第一部521a及び中間第一部521bの厚みが異なる場合には、端子側第二部522aは、端子側第一部521a及び中間第一部521bのいずれか一方よりも厚みが薄く形成されていればよいが、端子側第一部521a及び中間第一部521bの双方よりも厚みが薄く形成されているのが好ましい。
Further, the terminal side
先端側第二部522bは、第一部521の中間第一部521bと先端側第一部521cとの間に配置される矩形状かつ平板形状の部位である。つまり、先端側第二部522bは、一端(Z軸方向プラス側の端部)が中間第一部521bと接続され、他端(Z軸方向マイナス側の端部)が先端側第一部521cと接続された、平面視で(Y軸方向から見て)略正方形状の部位である。
The tip side
また、先端側第二部522bは、プレス加工や切削加工等により、中間第一部521b及び先端側第一部521cよりも厚みが薄くなるように形成された薄肉部である。例えば、先端側第二部522bは、中間第一部521b及び先端側第一部521cの1/2〜2/3程度の厚みで形成されている。なお、中間第一部521b及び先端側第一部521cの厚みが異なる場合には、先端側第二部522bは、中間第一部521b及び先端側第一部521cのいずれか一方よりも厚みが薄く形成されていればよいが、中間第一部521b及び先端側第一部521cの双方よりも厚みが薄く形成されているのが好ましい。
Further, the tip side
以上のように、電極接続部520は、複数の第一部と、当該複数の第一部の間に、当該複数の第一部よりも厚みが薄い複数の第二部とを有している。つまり、第一部521は、少なくとも一部(端子側第一部521a)が、端子接続部510と第二部(端子側第二部522a)との間に配置され、また、少なくとも一部(中間第一部521b)が、複数の第二部(端子側第二部522a及び先端側第二部522b)の間に配置されている。
As described above, the
ここで、図5に示すように、第二部522は、電極体400と接合される部分である。つまり、電極接続部520において、第一部521は、電極体400と接続(当接)はしているが接合(固定)はされておらず、厚みの薄い第二部522で電極体400と接合(固定)されている。具体的には、第二部522は、端子側第二部522a及び先端側第二部522bの2箇所で、正極集束部410の平坦集束部411と機械的に接合され、2つの接合部20が形成されている。
Here, as shown in FIG. 5, the
さらに具体的には、平坦集束部411の内側にはカバー部材700が配置されており、端子側第二部522a及び先端側第二部522bと平坦集束部411とカバー部材700とが機械的に接合されて、2つの接合部20が形成されている。カバー部材700は、電極接続部520とで、電極体400の正極集束部410の平坦集束部411を挟む位置に配置された、平坦集束部411を保護するカバーである。なお、カバー部材700は、平坦集束部411に沿ってZ軸方向に延びる矩形状かつ平板形状の部材であり、接合前の状態においては、厚みが一様となるように形成されている。また、電極接続部530側にも同様に、カバー部材700が配置されている。
More specifically, the
このカバー部材700は、材質は特に限定されないが、例えば、電極体400の正極基材層と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成された金属部材である。なお、負極側にも同様にカバー部材が配置されており、この負極側のカバー部材についても、材質は特に限定されないが、例えば、電極体400の負極基材層と同様、銅または銅合金などで形成された金属部材である。
The material of the
次に、接合部20の構成について、説明する。図6は、本発明の実施の形態に係る正極集電体500と電極体400との接合部20の構成を示す断面図である。具体的には、同図は、図5に示された、端子側第二部522aと平坦集束部411とカバー部材700とが接合されて形成された接合部20の構成を拡大して示す拡大断面図である。
Next, the configuration of the
図6に示すように、第二部522、電極体400及びカバー部材700は、接合部20においてカバー部材700側(同図ではY軸方向プラス側)に向けて突出する第一凸部を有している。つまり、第二部522及び電極体400のいずれか一方(本実施の形態では、第二部522)は、接合部20において他方(本実施の形態では、電極体400)に向けて突出した第一凸部(後述の第一集電体凸部523a)を有している。また、当該他方(電極体400)は、接合部20において当該一方(第二部522)とは反対側に向けて突出した第一凸部(後述の第一電極体凸部411a)を有している。また、カバー部材700及び電極体400のいずれか一方(本実施の形態では、電極体400)は、接合部20において他方(本実施の形態では、カバー部材700)に向けて突出した第一凸部(第一電極体凸部411a)を有している。また、当該他方(カバー部材700)は、接合部20において当該一方(電極体400)とは反対側に向けて突出した第一凸部(後述の第一カバー凸部700a)を有している。
As shown in FIG. 6, the
また、第一凸部は、当該第一凸部の突出方向と交差する方向に突出する第二凸部をそれぞれ有している。なお、第一凸部及び第二凸部は、例えば、接合部20において、第二部522、電極体400及びカバー部材700が塑性変形することにより形成される。本実施の形態では、接合部20において、第二部522、電極体400及びカバー部材700がかしめられることによって(さらに詳細には、クリンチ接合されることによって)形成される。
Further, the first convex portion has a second convex portion that protrudes in a direction intersecting the protruding direction of the first convex portion. The first convex portion and the second convex portion are formed, for example, by plastically deforming the
具体的には、接合部20において、第二部522の端子側第二部522aは、電極体400の平坦集束部411に向けて突出した第一集電体凸部523aを有している。つまり、第一集電体凸部523aは、端子側第二部522aと平坦集束部411との接合面(XZ平面に平行な面)と直交する方向(Y軸方向プラス側)に突出した円筒形状の凸部である。言い換えれば、第一集電体凸部523aは、端子側第二部522aの外面(Y軸方向マイナス側のXZ平面に平行な面)から、平坦集束部411に向けて凹んだ形状を有している。
Specifically, in the
また、第一集電体凸部523aは、第一集電体凸部523aの突出方向(Y軸方向)と交差する方向に突出した第二集電体凸部523bを有している。本実施の形態では、第二集電体凸部523bは、当該突出方向(Y軸方向)と直交する方向に突出している。具体的には、第二集電体凸部523bは、第一集電体凸部523aの先端から当該突出方向と垂直な全方向に突出して形成されている。つまり、第二集電体凸部523bは、第一集電体凸部523aの先端に、当該先端から広がるように環状に形成された凸部である。
Further, the first current collector
なお、第一集電体凸部523a及び第二集電体凸部523bの突出方向は、上記の方向には限定されず、上記の方向から傾いた方向であってもよく、また、突出形状についても上記には限定されない。また、第二集電体凸部523bは、第一集電体凸部523aの先端の全周ではなく、当該全周のうちの一部のみに形成されている構成でもかまわない。
The protruding direction of the first current collector
また、接合部20において、電極体400の平坦集束部411は、カバー部材700に向けて突出した第一電極体凸部411aを有している。つまり、第一電極体凸部411aは、平坦集束部411とカバー部材700との接合面(XZ平面に平行な面)と直交する方向(Y軸方向プラス側)に突出した円筒形状の凸部である。言い換えれば、第一電極体凸部411aは、端子側第二部522a側の面(Y軸方向マイナス側のXZ平面に平行な面)から、端子側第二部522aと平坦集束部411との接合面(XZ平面に平行な面)と直交する方向(Y軸方向プラス側)に凹んだ形状を有している。
Further, in the
また、第一電極体凸部411aは、第一電極体凸部411aの突出方向(Y軸方向)と交差する方向に突出した第二電極体凸部411bを有している。本実施の形態では、第二電極体凸部411bは、当該突出方向(Y軸方向)と直交する方向に突出している。具体的には、第二電極体凸部411bは、第一電極体凸部411aの先端から当該突出方向と垂直な全方向に突出して形成されている。つまり、第二電極体凸部411bは、第一電極体凸部411aの先端に、当該先端から広がるように環状に形成された凸部である。
Further, the first electrode body
なお、第一電極体凸部411a及び第二電極体凸部411bの突出方向は、上記の方向には限定されず、上記の方向から傾いた方向であってもよく、また、突出形状についても上記には限定されない。また、第二電極体凸部411bは、第一電極体凸部411aの先端の全周ではなく、当該全周のうちの一部のみに形成されている構成でもかまわない。
The protruding direction of the
また、接合部20において、カバー部材700は、平坦集束部411から離れる方向に向けて突出した第一カバー凸部700aを有している。つまり、第一カバー凸部700aは、平坦集束部411とカバー部材700との接合面(XZ平面に平行な面)と直交する方向(Y軸方向プラス側)に突出した円筒形状の凸部である。言い換えれば、第一カバー凸部700aは、平坦集束部411側の面(Y軸方向マイナス側のXZ平面に平行な面)から、この平坦集束部411側の面と直交する方向(Y軸方向プラス側)に凹んだ形状を有している。
Further, in the
また、第一カバー凸部700aは、第一カバー凸部700aの突出方向(Y軸方向)と交差する方向に突出した第二カバー凸部700bを有している。本実施の形態では、第二カバー凸部700bは、当該突出方向(Y軸方向)と直交する方向に突出している。具体的には、第二カバー凸部700bは、第一カバー凸部700aの先端から当該突出方向と垂直な全方向に突出して形成されている。つまり、第二カバー凸部700bは、第一カバー凸部700aの先端に、当該先端から広がるように環状に形成された凸部である。
Further, the first cover
なお、第一カバー凸部700a及び第二カバー凸部700bの突出方向は、上記の方向には限定されず、上記の方向から傾いた方向であってもよく、また、突出形状についても上記には限定されない。また、第二カバー凸部700bは、第一カバー凸部700aの先端の全周ではなく、当該全周のうちの一部のみに形成されている構成でもかまわない。
The protruding direction of the first cover
次に、蓄電素子10の製造方法について、説明する。図7A及び図7Bは、本発明の実施の形態に係る蓄電素子10の製造方法を示すフローチャートである。具体的には、図7Aは、蓄電素子10の製造方法のうち、集電体と電極体400とを接合する工程を示すフローチャートである。また、図7Bは、集電体に第一凸部と第二凸部とを形成する工程を示すフローチャートである。なお、正極集電体500と負極集電体600とは、同様の構成を有しているため、以下では、正極集電体500側について説明し、負極集電体600側の説明は省略する。
Next, a method of manufacturing the
まず、図7Aに示すように、正極集電体500の電極接続部520に、他の部分よりも厚みが薄い薄肉部を形成する(S102)。具体的には、プレス加工や切削加工等により、電極接続部520に、図4に示した第二部522(端子側第二部522a及び先端側第二部522b)を形成する。
First, as shown in FIG. 7A, a thin portion having a thickness thinner than the other portions is formed in the
そして、電極接続部520に形成した薄肉部と電極体400とを塑性変形させることにより接合する(S104)。つまり、電極接続部520に形成された第二部522(端子側第二部522a及び先端側第二部522b)と電極体400の正極集束部410の平坦集束部411とをかしめによって接合する。
Then, the thin portion formed in the
ここで、この塑性変形(かしめ)による接合(図7AのS104)に際しては、図7Bに示すように、まず、第二部522と電極体400との接合部に、第一凸部を形成する(S202)。つまり、第二部522、電極体400及びカバー部材700に、第一凸部を形成する。具体的には、第二部522の端子側第二部522a、電極体400の平坦集束部411及びカバー部材700をこの順序で積層して配置し、端子側第二部522aに、接合器具(ツール)のポンチ(凸部)をプレスして変形させる。さらに具体的には、当該接合器具は、凸状のポンチとダイとからなり、カバー部材700側にダイを配置して、端子側第二部522a側からポンチをプレスすることで、端子側第二部522a、平坦集束部411及びカバー部材700を塑性変形させる。
Here, in the case of joining by this plastic deformation (caulking) (S104 in FIG. 7A), as shown in FIG. 7B, first, a first convex portion is formed at the joining portion between the
これにより、第一集電体凸部523a、第一電極体凸部411a及び第一カバー凸部700aが、ほぼ同時に形成される。なお、図6に示すように、第一集電体凸部523a、第一電極体凸部411a及び第一カバー凸部700aは、端子側第二部522a、平坦集束部411及びカバー部材700の他の部分よりも、肉厚が薄く形成される。
As a result, the first current collector
図7Bに戻り、次に、第一凸部に第二凸部を形成する(S204)。つまり、第一集電体凸部523a、第一電極体凸部411a及び第一カバー凸部700aに、第二集電体凸部523b、第二電極体凸部411b及び第二カバー凸部700bを形成する。具体的には、第一集電体凸部523a、第一電極体凸部411a及び第一カバー凸部700aの先端部分をさらにプレスして、当該先端部分に、第二集電体凸部523b、第二電極体凸部411b及び第二カバー凸部700bを形成する。
Returning to FIG. 7B, the second convex portion is then formed on the first convex portion (S204). That is, the first current collector
本実施の形態では、第一凸部を形成する工程(S202)と第二凸部を形成する工程(S204)とが一連のプレスによってほぼ同時に行われる、いわゆるクリンチ接合によって、第一凸部と第二凸部とがほぼ同時に形成される。なお、1回目のプレスで第一凸部を形成し、2回目のプレスで第二凸部を形成するように、プレスを2回行うことにしてもかまわない。 In the present embodiment, the step of forming the first convex portion (S202) and the step of forming the second convex portion (S204) are performed substantially simultaneously by a series of presses, that is, by so-called clinch joining, the first convex portion is formed. The second convex portion is formed almost at the same time. The press may be performed twice so that the first convex portion is formed by the first press and the second convex portion is formed by the second press.
以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電素子10によれば、正極集電体500の第二部522は、接合部20において電極体400に向けて突出した第一集電体凸部523aを有している。つまり、正極集電体500の第二部522が、第一集電体凸部523aを形成して電極体400に食い込むことで、正極集電体500と電極体400とが強固に接合されている。ここで、第二部522は第一部521よりも厚みが薄い部分であるため、小さな力で第一集電体凸部523aを形成して正極集電体500と電極体400とを接合することができる。したがって、小さな接合器具を使用できるため、電極体400の活物質未塗工部を少なくして、蓄電素子10のエネルギー密度が低下するのを抑制することができる。
As described above, according to the
つまり、例えば正極集電体500の電極接続部520と電極体400の平坦集束部411とを接合する接合器具は、ポンチとダイとで電極接続部520と平坦集束部411とを挟むように配置される。ここで、当該ダイは、接合対象の部材の厚みが厚いほど、ポンチが挿入される孔の内径を大きくする必要がある。このため、正極集電体500の厚みが薄い第二部522で接合することで、当該内径が小さなダイを使用することができる。そして、当該内径が小さなダイを使用することができれば、電極接続部520の幅(X軸方向の幅)を狭くすることができるため、平坦集束部411における活物質未塗工部の幅(X軸方向の幅)を狭くすることができる。これにより、電極体400の活物質未塗工部の面積を少なくすることができ、電極体400の活物質層の面積が減るのを抑制することができるため、蓄電素子10のエネルギー密度が低下するのを抑制することができる。
That is, for example, the joining device for joining the
このように、蓄電素子10によれば、第一集電体凸部523aを形成して電極体400と正極集電体500とを強固に接合しつつ、蓄電素子10の性能が低下するのを抑制することができる。また、正極集電体500の第一部521は第二部522よりも厚みが厚いため、第二部522で正極集電体500の強度が低下するのを、第一部521によって抑制することで、蓄電素子10の性能が低下するのを抑制することができる。
As described above, according to the
また、正極集電体500において、正極端子200に接続される端子接続部510と電極体400に接合される第二部522との間に、第一部521の少なくとも一部が配置されている。つまり、端子接続部510と第二部522との間に厚みが厚い部分が配置されるため、端子接続部510と第二部522との間の強度を確保することができ、蓄電素子10の性能が低下するのを抑制することができる。
Further, in the positive electrode
また、正極集電体500において、第二部522の間(端子側第二部522a及び先端側第二部522bの間)に、第一部521の少なくとも一部が配置されている。つまり、厚みが薄い第二部522の間に厚みが厚い部分が配置されるため、第二部522の間の強度を確保することができ、蓄電素子10の性能が低下するのを抑制することができる。
Further, in the positive electrode
また、第一凸部(第一集電体凸部523a、第一電極体凸部411a及び第一カバー凸部700a)に第二凸部(第二集電体凸部523b、第二電極体凸部411b及び第二カバー凸部700b)が形成されていることによって、第一凸部が抜け難い構成となっている。このため、正極集電体500と電極体400との接合強度の向上を図ることができる。
Further, the first convex portion (first current collector
また、当該第二凸部が当該第一凸部の先端から全周方向に突出して形成されていることによって、正極集電体500と電極体400との接合強度の向上をさらに図ることができる。
Further, since the second convex portion is formed so as to project from the tip of the first convex portion in the entire circumferential direction, the bonding strength between the positive electrode
また、本発明の実施の形態に係る蓄電素子10の製造方法によれば、正極集電体500の電極接続部520に、他の部分よりも厚みが薄い薄肉部(第二部522)を形成し、当該薄肉部と電極体400とを塑性変形させることにより(つまり、かしめによって)接合する。つまり、当該薄肉部において正極集電体500と電極体400とを塑性変形させて接合することで、小さな力で正極集電体500と電極体400とを接合することができる。したがって、小さな接合器具を使用できるため、電極体400の活物質未塗工部を少なく(活物質未塗工部の幅を狭く)することができ、蓄電素子10の性能が低下するのを抑制することができる。また、正極集電体500の薄肉部以外の他の部分は厚みが厚いため、当該薄肉部で正極集電体500の強度が低下するのを、当該他の部分によって抑制することで、蓄電素子10の性能が低下するのを抑制することができる。
Further, according to the method for manufacturing the
なお、負極集電体600側についても、正極集電体500側と同様の構成を有するため、同様の効果を奏することができる。
Since the negative electrode
(変形例1)
次に、上記実施の形態の変形例1について、説明する。上記実施の形態では、カバー部材700は、厚みが一様の平板形状の部材であることとした。しかし、本変形例では、カバー部材は、薄肉部を有している。(Modification example 1)
Next, a modification 1 of the above embodiment will be described. In the above embodiment, the
図8は、本発明の実施の形態の変形例1に係る正極集電体500が電極体400の正極集束部410に接合された状態での構成を示す断面図である。具体的には、同図は、図5に対応する図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration in which the positive electrode
図8に示すように、平坦集束部411の内側にカバー部材710が配置されており、端子側第二部522a及び先端側第二部522bと平坦集束部411とカバー部材710とが機械的に接合(例えば、かしめにより接合)されて、2つの接合部21が形成されている。カバー部材710は、電極接続部520とで、電極体400の正極集束部410の平坦集束部411を挟む位置に配置された、平坦集束部411を保護するカバーである。なお、電極接続部530側にも同様に、カバー部材710が配置されている。
As shown in FIG. 8, the
ここで、カバー部材710は、平坦集束部411に沿ってZ軸方向に延びる矩形状かつ平板形状の部材であり、第一カバー部711と、第一カバー部711よりも厚みが薄い第二カバー部712とを有している。具体的には、カバー部材710は、複数の第一カバー部711と、当該複数の第一カバー部711の間に、当該複数の第一カバー部711よりも厚みが薄い複数の第二カバー部712とを有している。つまり、第二カバー部712は、カバー部材710に形成された薄肉部であり、例えば、プレス加工や切削加工等により、第一カバー部711の1/2〜2/3程度の厚みで形成されている。
Here, the
また、第二カバー部712は、正極集電体500及び電極体400と接合される部分である。具体的には、第二カバー部712は、端子側第二部522a及び先端側第二部522bの2箇所で、正極集束部410の平坦集束部411と接合され、2つの接合部21が形成されている。
The
以上のように、本変形例に係る蓄電素子によれば、上記実施の形態と同様に、電極体400と集電体とを強固に接合しつつ蓄電素子の性能が低下するのを抑制することができる。特に、本変形例によれば、カバー部材710においても、厚みが薄い第二カバー部712で電極体400と接合されるため、さらに小さな力で正極集電体500及びカバー部材710を電極体400に接合することができる。したがって、さらに小さな接合器具を使用できるため、蓄電素子の性能が低下するのをさらに抑制することができる。また、第一カバー部711は第二カバー部712よりも厚みが厚いため、第二カバー部712でカバー部材710の強度が低下するのを第一カバー部711によって抑制することで、蓄電素子の性能が低下するのを抑制することができる。
As described above, according to the power storage element according to the present modification, it is possible to suppress deterioration of the performance of the power storage element while firmly joining the
なお、本変形例では、正極集電体500の電極接続部520側の構成について詳細に説明したが、電極接続部530側についても同様であり、さらに、負極集電体600についても同様である。以下の変形例においても、同様である。
In this modification, the configuration of the positive electrode
(変形例2)
次に、上記実施の形態の変形例2について、説明する。上記実施の形態では、正極集電体500において、第一部521は、少なくとも一部(中間第一部521b)が、複数の第二部(端子側第二部522a及び先端側第二部522b)の間に配置されていることとした。しかし、本変形例では、第一部521は、複数の第二部の間に配置されていない。(Modification 2)
Next, a modification 2 of the above embodiment will be described. In the above embodiment, in the positive electrode
図9は、本発明の実施の形態の変形例2に係る正極集電体501が電極体400の正極集束部410に接合された状態での構成を示す断面図である。具体的には、同図は、図5に対応する図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration in which the positive electrode
図9に示すように、本変形例における正極集電体501は、上記実施の形態における正極集電体500の中間第一部521b、端子側第二部522a及び先端側第二部522bに代えて、第二部522cを有している。つまり、上記実施の形態における中間第一部521bが薄肉部になり、端子側第二部522a及び先端側第二部522bと一体化して、本変形例における第二部522cが形成されている。言い換えれば、1つの第二部522cに、2つの接合部20が形成されている。
As shown in FIG. 9, the positive electrode
これにより、第二部522は、1つの第二部522cしか有しておらず、第一部521は、第二部522を挟む位置に、端子側第一部521a及び先端側第一部521cを有している構成となる。このため、第一部521は、上記実施の形態のように複数の第二部の間に配置されている構成ではない。
As a result, the
以上のように、本変形例に係る蓄電素子によれば、上記実施の形態と同様に、電極体400と集電体とを強固に接合しつつ蓄電素子の性能が低下するのを抑制することができる。特に、本変形例によれば、第二部522は、1つの第二部522cしか有していないため、簡易に正極集電体501を製造することができる。
As described above, according to the power storage element according to the present modification, it is possible to suppress deterioration of the performance of the power storage element while firmly joining the
なお、本変形例では、1つの第二部522cに2つの接合部20が形成されている構成を示したが、1つの第二部522cに3つ以上の接合部20が形成されている構成でもかまわない。
In this modification, the configuration in which two
(変形例3)
次に、上記実施の形態の変形例3について、説明する。上記実施の形態では、正極集電体500において、第一部521は、少なくとも一部(端子側第一部521a)が、端子接続部510と第二部(端子側第二部522a)との間に配置されていることとした。しかし、本変形例では、第一部521は、端子接続部510と第二部との間に配置されていない。(Modification 3)
Next, a modification 3 of the above embodiment will be described. In the above embodiment, in the positive electrode
図10は、本発明の実施の形態の変形例3に係る正極集電体502が電極体400の正極集束部410に接合された状態での構成を示す断面図である。具体的には、同図は、図5に対応する図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration in which the positive electrode
図10に示すように、本変形例における正極集電体502は、上記実施の形態における正極集電体500の端子側第一部521a及び端子側第二部522aに代えて、端子側第二部522dを有している。つまり、上記実施の形態における端子側第一部521aが薄肉部になり、端子側第二部522aと一体化して、本変形例における端子側第二部522dが形成されている。
As shown in FIG. 10, the positive electrode
これにより、第二部522は、端子接続部510と接続される端子側第二部522dを有し、第一部521は、端子側第二部522dの下方に中間第一部521b及び先端側第一部521cを有している構成となる。このため、第一部521は、上記実施の形態のように端子接続部510と第二部522との間に配置されている構成ではない。
As a result, the
以上のように、本変形例に係る蓄電素子によれば、上記実施の形態と同様に、電極体400と集電体とを強固に接合しつつ蓄電素子の性能が低下するのを抑制することができる。特に、本変形例のように、集電体に形成する薄肉部の位置を様々に設定することができるため、集電体の設計の自由度を向上させることができる。
As described above, according to the power storage element according to the present modification, it is possible to suppress deterioration of the performance of the power storage element while firmly joining the
(変形例4)
次に、上記実施の形態の変形例4について、説明する。上記実施の形態では、正極集電体500において、第一部521は、第二部522を上下方向で挟む位置に配置されていることとした。しかし、本変形例では、第一部521は、第二部522の周囲にも配置される。(Modification example 4)
Next, a modification 4 of the above embodiment will be described. In the above embodiment, in the positive electrode
図11は、本発明の実施の形態の変形例4に係る正極集電体503の構成を示す斜視図である。なお、同図は、図4に対応する図であり、電極体400に接合される前の状態における正極集電体503の構成を示している。
FIG. 11 is a perspective view showing the configuration of the positive electrode
図11に示すように、本変形例における正極集電体503は、上記実施の形態における正極集電体500の端子側第二部522a及び先端側第二部522bに代えて、端子側第二部522e及び先端側第二部522fを有している。また、正極集電体503は、さらに、端子側第二部522e及び先端側第二部522fの周囲に、周囲配置第一部521d及び521eを有している。つまり、上記実施の形態における端子側第二部522a及び先端側第二部522bが長円形状の凹部になり、当該凹部の周囲に、本変形例における周囲配置第一部521d及び521eが形成されている。
As shown in FIG. 11, the positive electrode
このように、正極集電体503は、電極接続部520に、薄肉部として長円形状の凹部である第二部522(端子側第二部522e及び先端側第二部522f)が形成され、第二部522のまわりに第一部521(端子側第一部521a、中間第一部521b、先端側第一部521c、周囲配置第一部521d及び521e)を有する構成となる。つまり、第一部521は、少なくとも一部が、第二部522の周囲に配置される構成となっている。電極接続部530についても同様である。
As described above, in the positive electrode
そして、上記実施の形態と同様に、第二部522の端子側第二部522e及び先端側第二部522fのそれぞれに、接合部20が形成される。なお、端子側第二部522e及び先端側第二部522fは、同図では長円形状の凹部を示しているが、円形状、楕円形状、矩形状などの凹部であってもかまわない。
Then, as in the above embodiment, the
以上のように、本変形例に係る蓄電素子によれば、上記実施の形態と同様に、電極体400と集電体とを強固に接合しつつ蓄電素子の性能が低下するのを抑制することができる。特に、本変形例によれば、厚みが薄い第二部522の周囲に厚みが厚い部分が配置されているため、第二部522の周囲の強度を確保することができ、蓄電素子の性能が低下するのを抑制することができる。
As described above, according to the power storage element according to the present modification, it is possible to suppress deterioration of the performance of the power storage element while firmly joining the
なお、本変形例において、周囲配置第一部521d及び521eは、端子側第二部522e及び先端側第二部522fの全周を覆うように配置されているが、当該全周の一部にしか配置されていない構成でもかまわない。
In this modification, the peripheral arrangement
(変形例5)
次に、上記実施の形態の変形例5について、説明する。上記実施の形態では、正極集電体500の第二部522が、接合部20において電極体400に向けて突出した第一凸部を有していることとした。しかし、本変形例では、電極体400が、接合部において第二部522に向けて突出した第一凸部を有する。(Modification 5)
Next, a modification 5 of the above embodiment will be described. In the above embodiment, the
図12は、本発明の実施の形態の変形例5に係る正極集電体と電極体400との接合部22の構成を示す断面図である。具体的には、同図は、図6に対応する図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of the
図12に示すように、正極集電体の第二部522、電極体400及びカバー部材700は、接合部22において第二部522側(同図ではY軸方向プラス側)に向けて突出する第一凸部を有している。また、第一凸部は、当該第一凸部の突出方向と交差する方向に突出する第二凸部をそれぞれ有している。
As shown in FIG. 12, the
具体的には、第二部522の端子側第二部522aは、接合部22において、電極体400の平坦集束部411とは反対側に向けて突出した第一集電体凸部523dを有している。また、電極体400の平坦集束部411は、接合部22において、第二部522の端子側第二部522aに向けて(カバー部材700とは反対側に向けて)突出した第一電極体凸部411dを有している。また、カバー部材700は、接合部22において、電極体400の端子側第二部522aに向けて突出した第一カバー凸部700dを有している。
Specifically, the terminal-side
また、第一集電体凸部523dは、第一集電体凸部523dの突出方向(Y軸方向)と交差する方向に突出した第二集電体凸部523eを有している。具体的には、第二集電体凸部523eは、第一集電体凸部523dの先端から当該突出方向と垂直な全方向に突出して形成されている。また、第一電極体凸部411dは、第一電極体凸部411dの突出方向(Y軸方向)と交差する方向に突出した第二電極体凸部411eを有している。具体的には、第二電極体凸部411eは、第一電極体凸部411dの先端から当該突出方向と垂直な全方向に突出して形成されている。また、第一カバー凸部700dは、第一カバー凸部700dの突出方向(Y軸方向)と交差する方向に突出した第二カバー凸部700eを有している。具体的には、第二カバー凸部700eは、第一カバー凸部700dの先端から当該突出方向と垂直な全方向に突出して形成されている。
Further, the first current collector
なお、第一凸部及び第二凸部の突出方向は、上記の方向には限定されず、上記の方向から傾いた方向であってもよく、また、突出形状についても上記には限定されない。また、第二凸部は、第一凸部の先端の全周ではなく、当該全周のうちの一部のみに形成されている構成でもかまわない。 The protruding directions of the first convex portion and the second convex portion are not limited to the above-mentioned direction, and may be a direction inclined from the above-mentioned direction, and the protruding shape is not limited to the above-mentioned. Further, the second convex portion may be formed not on the entire circumference of the tip of the first convex portion but on only a part of the entire circumference.
以上のように、本変形例における構成は、上記実施の形態における構成と、接合部において、第一凸部の突出方向が逆の関係になっている。例えば、正極集電体の第二部522が電極体400の平坦集束部411の内側に当接する場合には、第二部522とカバー部材700との位置関係が、上記実施の形態とは逆になる。この場合、カバー部材700が外側に配置されることになるため、カバー部材700側から接合対象部分を凹ませる方が、容易に接合部22を形成することができる。これにより、本変形例を適用することで、容易に正極集電体と電極体400とを接合することができる。
As described above, the configuration in the present modification has a relationship in which the protruding direction of the first convex portion is opposite to that in the above-described embodiment at the joint portion. For example, when the
また、本変形例に係る蓄電素子によれば、上記実施の形態と同様に、電極体400と集電体とを強固に接合しつつ蓄電素子の性能が低下するのを抑制することができる。特に、本変形例によれば、電極体400が、第一凸部及び第二凸部を形成して集電体に食い込むことで、集電体と電極体400とが強固に接合される。これにより、電極体400と集電体とを強固に接合しつつ、蓄電素子の性能が低下するのを抑制することができる。
Further, according to the power storage element according to the present modification, it is possible to suppress deterioration of the performance of the power storage element while firmly joining the
なお、本変形例では、カバー部材700は、接合前の状態では厚みが一様の平板状部材であるが、上記変形例1のように、接合部22に対応する位置に薄肉部が形成されていてもよい。
In this modified example, the
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る蓄電素子について説明したが、本発明は、この実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 Although the power storage element according to the embodiment of the present invention and the modified example thereof has been described above, the present invention is not limited to the embodiment and the modified example thereof. That is, it should be considered that the embodiments disclosed this time and examples thereof are examples in all respects and are not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and it is intended that all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims are included.
例えば、上記実施の形態及びその変形例(変形例2を除く)では、集電体において、1つの第二部に対して1つの接合部が形成されていることとした。しかし、接合部の個数は限定されず、1つの第二部に対して複数の接合部が形成されていてもよい。この場合、集電体と電極体400とをより強固に接合することができる。
For example, in the above embodiment and its modified example (excluding the modified example 2), it is assumed that one joint portion is formed for one second portion in the current collector. However, the number of joints is not limited, and a plurality of joints may be formed for one second part. In this case, the current collector and the
また、上記実施の形態及びその変形例では、集電体、電極体400及びカバー部材の第一凸部に第二凸部が形成されていることとした。しかし、集電体、電極体400及びカバー部材の少なくとも1つの第一凸部に、第二凸部が形成されていない構成でもかまわない。特に、カバー部材の第一凸部に第二凸部を形成しない構成においては、電極体400及びカバー部材を接合後に、接合された電極体400及びカバー部材を、接合器具のダイから取り外しやすくすることができる。この場合、ダイからより取り外しやすくするために、カバー部材の第一凸部の側面の傾斜角(当該第一凸部の側面と根元の面とのなす角度、つまり、例えば図6では第一カバー凸部700aのZ軸方向両側の面とカバー部材700のY軸方向プラス側の面とのなす角度)が、鈍角になっている構成でもかまわない。言い換えれば、カバー部材の第一凸部の外径(つまり、例えば図6では第一カバー凸部700aをXZ平面で切断した場合の断面の径)が先端(Y軸方向プラス側の端部)に向かうほど小さくなっている構成でもかまわない。
Further, in the above-described embodiment and its modification, it is determined that the second convex portion is formed on the first convex portion of the current collector, the
また、上記実施の形態及びその変形例では、正極集電体は、電極接続部520に、第二部522よりも厚みが厚い先端側第一部521cを有していることとした。しかし、先端側第一部521cは、第二部522と同等または第二部522よりも厚みが薄く形成されていてもよいし、正極集電体は、先端側第一部521cを有していない構成でもかまわない。ただし、正極集電体の製造時に、先端側第一部521cを保持することで電極接続部520の反りを低減することができるなど、先端側第一部521cを活用することができるため、正極集電体は、先端側第一部521cを有しているのが好ましい。電極接続部530及び負極集電体600についても同様である。
Further, in the above-described embodiment and its modification, the positive electrode current collector has the
また、上記実施の形態及びその変形例では、正極集電体は、電極体400の正極集束部410と接合されることとした。しかし、電極体400は、正極集束部410に接続されたリードなどの導電部材を有しており、正極集電体は、当該導電部材と接合されることにしてもよい。この場合、接合部20は、正極集電体の電極接続部520の第二部522と当該導電部材との接合部であり、第二部及び当該導電部材のいずれか一方は、接合部において他方に向けて突出した第一凸部を有する構成となる。負極集電体600についても同様である。
Further, in the above-described embodiment and its modification, the positive electrode current collector is joined to the positive
また、上記実施の形態及びその変形例では、集電体と電極体400とカバー部材とが接合されることとしたが、これら以外の部材も一緒に接合されることにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment and its modification, the current collector, the
また、上記実施の形態及びその変形例では、集電体と電極体400とは、接合部においてのみ接合されることとしたが、接合部での接合の他に、他の接合方法による接合が行われてもよい。他の接合方法としては、例えば、超音波溶接、抵抗溶接、アーク溶接、または、レーザや電子ビームを照射して溶接などが挙げられる。
Further, in the above-described embodiment and its modification, the current collector and the
また、上記実施の形態及びその変形例では、蓄電素子は、集電体と電極体400との接合箇所にカバー部材を備えていることとしたが、当該カバー部材を備えていなくともかまわない。ただし、強度等の観点から、蓄電素子は、当該カバー部材を備えているのが好ましい。
Further, in the above-described embodiment and its modification, the power storage element is provided with a cover member at the joint between the current collector and the
また、上記実施の形態及びその変形例では、例えば図6に示すように、接合部20において、正極集電体、電極体400及びカバー部材がY軸方向プラス側へ突出して形成されていることとした。しかし、第二部522及び電極体400に第一凸部が形成された状態を維持しつつ、プレス加工等によって、カバー部材のY軸方向プラス側の面を平坦に形成してもかまわない。
Further, in the above-described embodiment and its modification, for example, as shown in FIG. 6, the positive electrode current collector, the
また、上記実施の形態及びその変形例では、正極集電体は、電極接続部520の全ての第二部522に接合部20が形成されていることとしたが、一部の第二部522に接合部20が形成されていない構成でもよい。また、正極集電体は、電極接続部520、530の双方に、接合部が形成されていることとしたが、電極接続部520、530のいずれか一方にのみ接合部が形成されている構成でもよい。また、蓄電素子において、正極集電体及び負極集電体の双方に、接合部が形成されていることとしたが、正極集電体及び負極集電体のいずれか一方にのみ接合部が形成されている構成でもよい。
Further, in the above-described embodiment and its modification, in the positive electrode current collector, the
また、上記実施の形態及びその変形例では、集電体と電極体400とを接合する際に集電体と電極体400とを塑性変形させる例として、クリンチ接合を例示した。しかし、これには限定されず、クリンチ接合とは異なる形態のかしめによる接合(プレスによって第一凸部のみを形成する形態など)でもよいし、リベットを用いた接合などでもかまわない。
Further, in the above-described embodiment and its modification, clinch bonding is exemplified as an example of plastically deforming the current collector and the
また、上記実施の形態及びその変形例では、電極体400は、巻回軸が蓋体110に平行となるいわゆる縦巻き型の電極体であることとした。しかし、電極体400は、巻回軸が蓋体110に垂直となるいわゆる横巻き型の電極体であることにしてもよい。この場合、電極体のタブと集電体の薄肉部とが接合され、接合部において、当該薄肉部及び電極体のタブのいずれか一方は、他方に向けて突出した第一凸部を有する構成となる。
Further, in the above-described embodiment and its modification, the
また、上記実施の形態及びその変形例に含まれる構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。例えば、変形例1の構成を変形例2〜5に適用してもよいし、変形例2の構成を変形例3〜5に適用してもよいし、変形例3の構成を変形例4、5に適用してもよいし、変形例4の構成を変形例5に適用してもよい。 Further, a form constructed by arbitrarily combining the components included in the above-described embodiment and its modifications is also included in the scope of the present invention. For example, the configuration of the modified example 1 may be applied to the modified examples 2 to 5, the configuration of the modified example 2 may be applied to the modified examples 3 to 5, and the configuration of the modified example 3 may be applied to the modified examples 4 and 4. 5 may be applied, or the configuration of the modified example 4 may be applied to the modified example 5.
また、本発明は、このような蓄電素子として実現することができるだけでなく、当該蓄電素子が備える集電体(正極集電体または負極集電体)としても実現することができる。 Further, the present invention can be realized not only as such a power storage element but also as a current collector (positive electrode current collector or negative electrode current collector) included in the power storage element.
本発明は、電極体と集電体とを強固に接合しつつ蓄電素子の性能が低下するのを抑制することができる蓄電素子等に適用できる。 The present invention can be applied to a power storage element or the like capable of suppressing deterioration of the performance of the power storage element while firmly joining the electrode body and the current collector.
10 蓄電素子
20、21、22、30 接合部
100 容器
110 蓋体
110a、110b 貫通孔
111 容器本体
200 正極端子
210、310 突出部
300 負極端子
400 電極体
410 正極集束部
411、412 平坦集束部
411a、411d 第一電極体凸部
411b、411e 第二電極体凸部
420 負極集束部
500、501、502、503 正極集電体
510 端子接続部
511、611 開口部
520、530 電極接続部
521 第一部
521a 端子側第一部
521b 中間第一部
521c 先端側第一部
521d、521e 周囲配置第一部
522、522c 第二部
522a、522d、522e 端子側第二部
522b、522f 先端側第二部
523a、523d 第一集電体凸部
523b、523e 第二集電体凸部
600 負極集電体
700、710 カバー部材
700a、700d 第一カバー凸部
700b、700e 第二カバー凸部
711 第一カバー部
712 第二カバー部10
Claims (3)
前記電極体は、極板が積層された集束部を有し、
前記集電体は、前記集束部に接続される電極接続部を有し、
前記電極接続部は、第一部と、前記第一部よりも厚みが薄い第二部であって前記集束部と接合される第二部とを有し、
前記第二部及び前記集束部のいずれか一方は、接合部において他方に向けて突出した第一凸部を有する
蓄電素子。 A power storage element including an electrode body and a current collector.
The electrode body has a focusing portion in which electrode plates are laminated.
The current collector has an electrode connecting portion connected to the focusing portion, and has an electrode connecting portion.
The electrode connecting portion has a first portion and a second portion which is thinner than the first portion and is joined to the focusing portion.
One of the second portion and the focusing portion is a power storage element having a first convex portion protruding toward the other at the joint portion.
前記電極接続部とで前記電極体を挟む位置に配置されるカバー部材を備え、
前記カバー部材は、第一カバー部と、前記第一カバー部よりも厚みが薄い第二カバー部であって前記電極体と接合される第二カバー部とを有する
請求項1に記載の蓄電素子。 further,
A cover member is provided at a position sandwiching the electrode body with the electrode connecting portion.
The power storage element according to claim 1, wherein the cover member has a first cover portion and a second cover portion that is thinner than the first cover portion and is joined to the electrode body. ..
前記電極接続部に、第一部と、前記第一部よりも厚みが薄い第二部とを形成し、
前記第二部と前記集束部とを塑性変形させることにより接合し、前記第二部及び前記集束部のいずれか一方に、接合部において他方に向けて突出した第一凸部を形成する
蓄電素子の製造方法。 A method for manufacturing a power storage element including an electrode body having a focusing portion on which electrode plates are laminated and a current collector having an electrode connecting portion connected to the focusing portion.
A first part and a second part thinner than the first part are formed in the electrode connecting portion.
A power storage element that joins the second portion and the focusing portion by plastically deforming, and forms a first convex portion that protrudes toward the other at the joint portion at either the second portion or the focusing portion. Manufacturing method.
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